文章编号：1001—9944(2016)09—0057-04
智能制造模式下制造业进货检验信息系统设计
武 萌，洪 涛，胡献华，陈 静
(中国计量大学 质量与安全工程学院，杭州 31OO18)
摘要 ：智能制造能够大幅度提 高制造效率 ，改善 产品质量 ，降低产 品成本和 资源能耗 ，是 当
前制造业的主流发展方向。该文结合智能制造要求，分析了制造业当前存在的不足 ，并针
对企业传统进货检验方式工作量大、效率低、信息化水平不足等问题，提 出了智能制造模
式下制造业进货检验信息系统的总体设计框架、主要功能模块及数据库设计等，为逐步形
成一个能够覆盖制造过程全域的、统一的智能制造信息系统奠定基础。
关键词：智能制造；进货检验；信息系统
中图分类号：TP315 文献标志码：A
Design of Inspection Information System for Manufacturing Industry in Intelli·
gent M anufacturing Mode
WU Meng，HONG Tao，HU Xian—hua，CHEN Jing
(College of Quality and Safety Engineering，China Jiliang University，Hangzhou 310018，China)
Abstract：Intelligent manufacturing which can significantly increase the production efficiency，improve the product
quality and reduce the product costs and resource consumption，is the mainstream development direction of the cur-
rent man ufacturing industry．Combining requirement of the intelligent manufacturing，this paper analyzed the deficien-
cies that exist in the current manufacturing，and proposes the overall design framework，the main function modules
and the database design of the manufacturing inspection information system under the intelligent manufacturing a—
gainst the problems of the traditional way，including huge workload，low efficiency，insufficient level of information and
SO on，in order to build the~undation of a unified intelligent manufacturing information system which can cover the
whole region of the manufacturing process．
Key words：intelligent manufacturing；manufacturing inspection；inform ation system
在人工成本上升、原材料价格波动、信息技术
对产业影响不断深入的背景下 ．我国制造业正面临
转型。智能制造能够大幅度地提高制造效率、改善
产品质量、降低产品成本和资源消耗，同时进一步
提高制造系统的柔性化和 自动化水平，显著减少制
造过程物耗、能耗、提升传统制造业的水平【 --3]。
尽管我国不乏非常先进的制造业企业，但是很
多企业的自动化程度和信息化应用水平都非常低 ，
难以实现企业各部门信息共享。相比较于产品的研
发、制程及仓储等环节 。处于生产前段的进货检验
环节的信息化水平非常低，这将阻碍智能制造水平
的进一步提升[41。当前制造业企业大多已将传统测
收稿 日期 ：2016—04—05：修订 日期 ：2016—06—24
基金项目：2015年国家智能制造专项项目(2015415)
作者简介 ：武萌(1991一)，男 ，硕士研究生，研究方向为大数据及系统架构；洪涛(1970一)，男 ，高级工程师，硕士研究生导
师，研究方向为产品质量控制与在线检测技术研究。
自动化与仪表2016(9) 团
量工具及相关检测设备获得的信息数字化．但信息
的复杂性也在日益增加。进货检验信息系统以其固
有的特点及优势，一方面能够对企业进货元器件管
理过程中的各种数据实现自动采集、传递和共享。
提高信息系统的效率和准确率；另一方面，进货检
验信息系统应用于企业物料管理的各个环节中，
实现物料在进货检验过程中的实时管理，实现信息
共享[5-71。
1 进货检验信息系统框架及功能
智能制造模式下进货检验信息系统对物料本
身以及物料检测过程中产生的数据进行系统整合。
进货检验信息系统以数据采集系统为基础实现物
料数据 自动采集．并实现生产现场交互管理、物料
管理、设备管理、过程质量管理及决策支持等，涵盖
进货检验管理的方方面面，达到全过程透明监控，
以适应智能制造的需要。进货检验信息系统将进货
检验过程中产生的大量的动态及静态检测数据捕
获、连接和分析整合 ，快速实现关系信息～物理制
造的虚实映射关系。根据采集的信息，采用大数据
分析技术，实现进货检验的功能由传统的质量把关
提升到质量分析及改进，并进行自动质量预警 ，消
除潜在的进货元器件质量缺陷，为供应商的改进提
供依据。
进货检验信息系统总体架构设计如图 1所示。
系统总体功能模块主要为用户管理、报检管理、检
验项 目管理、检验方案管理、检验任务管理、检验实
进货检验信息系统
施管理 6个功能模块。每个功能模块根据业务流
程、需求及系统实现的内在逻辑等再划分若干一级
及二级子模块。
为实现上述总体功能，本系统开发主要利用
Visual Studio集成开发环境，MVVM模式搭载开发
架构。同时结合Silverlight进行开发。MVVM(mode1．
view—view mode1)框架是 MVP(model—view—presenter)
模式与WPF结合应用方式时发展演变过来的一种
新型架构框架。它立足于原有 MVP框架并且把
WPF的新特性糅合进去，以应对客户日益复杂的需
求变化。MVVM是 Windows应用程序架构，主要是
用于分离应用界面层和业务逻辑层 ，WPF用 XAML
绘制界面，绘制完的界面是个独立的文件 ，文件里
包含界面所有的样式和行为[sl。MVVM模式能够将
程序的业务与展现逻辑从用户界面干净地分离开。
保持程序逻辑与界面分离能够帮助解决很多开发
以及设计问题，能够使程序更易于测试、维护与升
级 ，同时它也能很大程度地增加代码重用性，并让
开发者与界面设计者更容易地相互合作。
2 数据库功能设计
物料检验的优化控制和管理有赖于用足够精
确的数学模型对来料中的各类元器件的各种相关
状态进行描述。在智能制造进货检验信息系统中不
仅需要采集元器件相关测量数据．而且需要建造适
当的数据库和构建处理这些数据库之间交互作用
的管理机制，对进货检验信息系统的数据库设计如
图 2所示
用户 l l报检
管理 l l管理
用
户
权
限
注
册 lI I}霎f i蓁
囝
耋II萎I I蔫I I f I I』霎I l II茎
图 1 系统总体设计架构
Fig．1 Diagram of overall architecture
检
验
结
果
判
定
测
量
数
据
解
析
基础属性类数据表 该类
表主要用于存放大量物料属性
信息，方便系统对指定检验El
期或指定物料编码的元器件进
行条件搜索 ，同时存放基于
GB／rr2828．1国家抽样标准的特
征值．方便检验方案直接调用
生成抽样数量和判定阵列。数
据表包含了报检单信息表、物
料信息表、样本字码表等子表。
其中．报检单信息表主要存储
报检对象的基本信息，如报检
单号、物料名称、物料编码、来
料日期、供应商信息等；物料信
实理一卜1测量数据汇总统计
一¨ ==========二=二== L_{检验记录表格生成
1 检验任务跟踪
} 引 检务= 工检验任务生成
1抽样方案记录查询
方理二
验管T士 抽样方案检索 检案二 『
工 嚣硝磊 ∞ ∞0
1检验项目分类管理
项理= 验管工上检验项目配置管理 检目= f
检验方案信息表 单元检验工作表 检验单信息表
PK I In pecti0nschemeId PK l TestUnitWorkId
-- -- -- --- ．-I------------—--—--——-·-----------一
FK4 lTestTaskId
FK1 lInspectionSehemeId
FK3 lTestltemld
FK2 ITester
ISquence
lIsAuto
检验记录信息表
I要 埘
用户信息表
——1 —————— 一
PKl Userid
．． ． ．． ．-．．．-—-．-．．．．．．．．．．．-一
I UserName
l Password
lRole
I Timestamp I S
tatus
检验项 目信息表 PK
FK1
FK2
TestTaskId
TMe
a
s
t
t
e
Rriea1quIde tId
~uantityO
Grepe
a
r
t
a
e
t or
m e
Req gtTillle
Auditor
AuditTime
Conclusion
ConclusioILTjme
Status
TestTaskMemo
IdOf0ldTable
Timestamp
报检单信息表
PK TestRequestld
Arrival0rderid
Supplierld
SupplierName
ArrivalDate
RequestDate
Timestamp
图 2 进 货检 验数据库表关 系
Fig．2 Diagram of incoming inspection database table
息表主要存储物料基本信息，如物料名称、物料编
码、物料类型。样本字码表主要储存抽检特征变量，
如样本字码编号，最大最小批量等。
判别处理类数据表 该类表主要用于对指定
批次数量的物料生成唯一的检验方案 。针对物料的
每一个检验项 目生成指定的检验任务并汇总成为
唯一的检验单，同时判断指定检验单对应的检验项
目测量记录是否合格。包含了检验单信息表、检验
方案信息表及单元检验工作表。检验单信息表主要
存储检验对象的基本信息，如检验单号、物料编码、
检验批次等，并调用用户信息表中相关用户 ID数
据生成检验员 、审核员数据信息；检验方案信息表
主要存储抽检特征变量，如检验水平、检验等级、
AQL值、抽检数量等；单元检验工作表主要存储检
验单号、检验方案号、检验项 目号，检验工作单元号
等 ，这些项 目关联检验单信息表、检验项目信息表、
用户信息表的多个项目信息。
3 系统功能设计
3．1 检验方案管理模块
检验方案管理模块是进货检验信息系统的基
础模块。该模块通过调用样本字码表以确定物料进货
检验的抽检方式、抽样数量、检验指标等重要信息。
检验方案管理模块严格遵循 国家标 准 GB／
T2828．1进行抽检检验，通过选择 AQL(接收质量
限)值、检验水平、重要度等级 ，输入本批次物料数
量确定本次抽样数量，合格判定阵列fAC(合格判定
数)，RE(不合格判定数)]。选择不同的AQL值、检
验水平等，系统生成的检验方案也不同。同时，系统
自动化s仪表 2016(9)
物料信息表
PK MaterialId
MaterialName
MaterialSpec
MatefialType
Timestamp
生成的检验方案可重复利用，以便根据指定物料直
接调用检验项 目，提升检验效率。
3．2 检验项目管理模块
由于一个物料存在多个检验项目，因此需要对
检验项目进行集成管理。系统的检验项目管理模块
工作流程如图3所示。对物料涉及的任一检验项管
理任务，都对应指定的物料编码信息．通过确定该
批次物料数量生成相应的抽样数量。若检验项需仪
器测量数据(如电阻值、电容值等)，则需确定测量
界限，关联测量设备；若检验项需人为观测(如外
观、生产厂家)，则直接生成检验项。
图3 检验项目管理工作流程
Fig．3 Work flow chart of test item management
3．3 检验单管理模块
检验单涉及的指定物料编码对应的物料检验
项任务的集合构成检验单管理模块。检验单管理模
囝
巍 一№
№ 印 ～
块关联检验方案管理模块和检验项目管理模块。物
料检验项集合构成检验单．包含物料的基本属性、
状态数据以及执行检验任务所需要的参数和判据。
通过关联指定物料编码对应在本地数据库检验方
案信息表、检验项 目信息表中的数据构成完整的检
验单数据集。检验单管理模块工作流程如图4所
示。同时，检验单管理模块继承检验项目管理模块中
所设定的检测仪器的设备接口以及数据解析接口。
l创建检验单l
I关联物料编码l
’
Y ——]
检验项目管理 L_{物料数据表
’
Y —]
卸
l
检验方案管理 L_1检验项数据表
t
Y ——]
生成检验单 L-J检验方案数据表
图 4 检验单管理工作流程
Fig．4 Work flow chart of test task management
3．4 检验实施管理模块
检验实施管理模块是进货检验信息系统最基
础也是最重要的功能模块。其主要功能为关联检验
单、检验方案基础信息实现指定物料检验项信息的
采集与处理。检验实施管理模块工作流程如图5所
示。通过检验实施管理模块的仪器接口类向指定测
量仪器发送串口指令采集物料基本测量数据信息，
接收仪器返回的数据并对数据进行数据解析。检验
实施管理模块通过识别不同的检验项，调用数据解
析类提供不同的数据处理方法，并将最终生成的数
据存人数据库服务器，数据库服务器得到传输请求
后验证其合法性，然后将结果返回，检验实施管理
模块通过识别不合格数据数量，结合合格判定阵列
[AC，RE]确定该批次物料是否执行入库操作并以
界面的形式显示在用户面前。对人为观测形成判定
结果的检验项则通过人工判定结果。
囝
检验实施
搜索指定物料编码
确定对应检验单
选择检验项 目
执行测量
I测量数据录入
I生成检验记录单
完成检验
图 5 检验实施管理工作流程
Fig．5 Work flow chart of
inspection implementation management
3．5 用户管理模块
用户管理模块用于实现系统的权限管理，不同
的权限管理系统不同的模块。本模块的设计原则为
1)对于使用进货检验信息系统的工作人员，按
其角色及其承担的工作性质，可作为信息系统应用
的用户，提供不同等级的接人和操作许可。
2)参照企业质量管理体系的不同层次。处于高
一 层级的信息系统权限用户，可调用所有低层次的
信息子系统数据。
3)在进货检验信息系统中建立信息系统角色
权限管理，不同权限对应不同的任务处理模块 ，达
成分级管理的目的。通过上述设计．可以实现以下
的功能：①具有授权的顶层系统应用的工作人员，
可在信息系统中任何地点，通过顶层信息应用与进
货检验信息系统的所有子系统进行互动；②按角色
规定信息系统的权限范围，工作人员可通过信息系
统，访问指定的数据库，获得相关物料涉及的报检、
检验、测量的相关数据管理信息，如检验员可操作
检验实施模块应用，质量工程师可操作检验方案、
检验项管理模块。报检员可操作报检管理模块，对
其它管理模块应用仅可执行只读操作。
4 结语
本文提出了一种智能制造环境 (下转第68页)
y(n)=0．067455[x(n)+2x(n-1)+ (n一2)卜
[-1．142981y(n一1)+O．412802y(n-2)](4)
4．2 在线验证
为验证在线滤波效果．进行试验验证。验证时
采用旋转电位计控制负载电机转速。
将式(4)在 PLC中编程实现，在每收到一帧负
载电机反馈的报文后，将其中反馈的电机转速的逻
辑值转换为物理值并代人差分方程中进行计算 ，计
算完成后通过 CAN报文发送，并通过 CANTest接
收记录。利用 Matlab绘制图形，为便于观察，取局部
放大图。如图8所示。由该图可知，所设计的数字滤
波器具有 良好的滤除毛刺的效果 ，可以满足试验
要求。
。
E
吕
瑙
浆
图 8 验证试验图
Fig．8 Validation test figure
5 结语
本文利用 EMT台架测量系统．进行了转速测量
和数据采集：在 Matlab／Simulink中分别建立了递推
平均滤波模型和巴特沃斯滤波模型，并通过设置不
同的滤波参数对比滤波效果，得到最优递推滤波参
数和最优巴特沃斯滤波参数后，再将二者对比确定
最终最优滤波方案：在PLC控制器中实现了滤波器
的编程。进行在线试验验证。结果表明，所设计的滤
波方案可以满足试验要求。
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(上接第6O页)下制造业进货检验信息系统的总体
设计框架及子模块的详细流程设计。采用该设计方
法的系统将全面地采集和存储进货检验过程中的相
关信息和数据，实现对信息的分析和处理，对进货检
验过程中的各种控制和管理任务的完成提供更高级
的智能化的信息支持。在此进货检验信息系统的框
架基础上，可进一步研究在智能制造相关领域，譬如
供应商管理、制造过程、出厂检验的功能描述、任务
定义、行为研究等。为逐步形成一个能够覆盖制造过
程全域的、统一的智能制造信息系统奠定基础。
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